Sciences marines et littorales en Occitanie, Dossier Agropolis International, numéro 24, février 2019

Sciences marines et
littorales en Occitanie
Sciences marines et
littorales en Occitanie
Numéro 24
Février 2019
Compétences de la communauté scientifique
en région Occitanie

Sciencesmarinesetlittorales
2
Implanté en Occitanie, Agropolis International réunit un ensemble exceptionnel d’organismes et
d’institutions impliqués dans les sciences vertes.
Fondée par les établissements régionaux de recherche et d’enseignement supérieur, avec le soutien
de l’État et des collectivités territoriales, l’association Agropolis International est, depuis son origine, un
espace de travail dédié au collectif.
Ainsi, Agropolis International met en lien les différents acteurs investis dans les domaines de
l’Agriculture, l’Alimentation, l’Environnement et la Biodiversité :
• Les institutions de la communauté scientifique régionale
• Les organismes de recherche étrangers et internationaux
• Les collectivités territoriales
• Des acteurs du transfert, de l’innovation, du développement économique
• Des structures de la société civile
En rassemblant un aussi grand nombre d’institutions et en s’appuyant sur une communauté
scientifique d’une telle importance, Agropolis International est devenu le premier pôle de France
en agro-environnement, orienté vers les problématiques de la Méditerranée et les pays du Sud.
Espace d’échanges et de dialogues, de formation et de capitalisation des savoirs, laboratoire d’idées,
structure d’appui aux projets collectifs et de promotion à l’international, lieu d’accueil de structures et
d’événements… Agropolis International décline et adapte son savoir-faire acquis depuis plus de 30 ans,
dans les grandes missions que lui confient ses membres.
La communauté scientifique Agropolis International est structurée en grands domaines
thématiques correspondant aux grands enjeux scientifiques, technologiques et économiques
du développement.
Les thématiques de recherche et d’enseignement de la communauté d’Agropolis International :
• Agronomie, plantes cultivées et systèmes de cultures, agro-écosystèmes
• Alimentation, nutrition, santé
• Biodiversité et écosystèmes aquatiques
• Biodiversité et écosystèmes terrestres
• Eau, ressources et gestion
• Économie, sociétés et développement durable
• Écotechnologies
• Interaction hôte-parasites et maladies infectieuses
• Modélisations, information géographique, biostatistiques
• Production et santé animales
• Ressources génétiques et biologie intégrative des plantes
• Une filière emblématique : la vigne et le vin
Quelques chiffres de la communauté scientifique Occitanie Est :
• 27 institutions d’enseignement supérieur et de recherche
• 35 infrastructures de recherche ouvertes interinstitutionnelles et interdisciplinaires
• 150 parcours de formation
• 2 700 chercheurs et enseignants répartis dans 74 unités de recherche
• 300 chercheurs expatriés dans 50 pays
• 5 000 étudiants français et internationaux
• 1 000 chercheurs internationaux accueillis
AGROPOLIS
international
agriculture • alimentation • biodiversité • environnement
Photos de couverture :
© D. Diaz, © P. Got/MARBEC, © S. Ruitton, © I. Cheret, © Quadran Énergies Marines,
© BRL/GL, © Shom, © CNRM, © LEGOS/CLS

Éditorial
lus de 150 équipes de scientifiques et d’experts de
la région Occitanie participent au 24e
numéro de la
série des dossiers d’Agropolis International consacré
aux sciences marines et littorales en Méditerranée.
Ces équipes sont issues de 15 universités et écoles
d’ingénieurs, 13 organismes nationaux de recherche, mais issues
aussi – et c’est une première pour cette série – d’entreprises
privées – à savoir des start-up, des bureaux d’étude, des sociétés
nationales, voire internationales, ayant une implantation en
Occitanie – ou encore d’organisations de la société civile.Aussi,
sans être exhaustif, ce dossier reflète la diversité, le dynamisme,
l’originalité et la pluridisciplinarité de la recherche scientifique,
technologique appliquée et citoyenne du domaine en Occitanie,
mais aussi aux niveaux national et international.
La région Occitanie – avec sa façade maritime conséquente, ses
étangs et ses lagunes, ses ports de commerce et de plaisance,
ses millions de touristes qui la visitent tous les ans – concentre
une diversité d’enjeux majeurs, à la fois économiques, sociaux
et environnementaux, qu’il s’agisse du changement climatique,
de la biodiversité, de la gestion des ressources vivantes ou de
la transition énergétique. Aussi, l’ambition de ce dossier est de
présenter les acteurs régionaux qui, au travers de leurs activités,
œuvrent à fournir des clés de compréhension et des pistes
de réponse aux questions qui se posent quotidiennement aux
gestionnaires de ce vaste domaine littoral et maritime, selon six
grands champs thématiques : Forçages naturels et anthropiques
sur la dynamique de la Méditerranée ; Biodiversité et dynamique
des communautés biologiques en milieu marin ; Preuves
scientifiques de la vulnérabilité de l’océan ; Fondamentaux
d’un développement durable du « Système Mer » ; Force de
l’observation pérenne, la synergie de l’intégration numérique ;
Médiations innovantes et sciences participatives.
De nombreuses formations en lien avec la thématique
« Mer et Littoral », diplômantes (de bac+2 à bac+8) ou non,
sont dispensées en Occitanie. La liste de ces formations est
disponible sur le site d’Agropolis International (www.agropolis.
fr/formation) et de l’Université Fédérale de Toulouse Midi-
Pyrénées (https://www.univ-toulouse.fr/formation/formation-
toutau-long-de-la-vie/trouveruneformation).
Agropolis International se réjouit d’avoir pu, une fois de
plus, contribuer à présenter la richesse et l’originalité des
compétences présentes sur l’ensemble de la région Occitanie
sur une question aussi sensible que celle du monde marin et
de ses interfaces avec les établissements humains des espaces
littoraux.
Jean-Luc Khalfaoui
Président d’Agropolis International
P
Préface
3
e littoral de la région Occitanie constitue un atout
formidable d’attractivité et de développement du
territoire. Avec 215 kilomètres de rivages, 40 000
hectaresdelagunes,1,3millionsd’habitantspermanents,
8 millions de touristes par an, 20 stations balnéaires,
35 ports de plaisance, 3 ports de commerce, 4 700 km² d’aires
marines protégées dont un parc naturel marin de 4 000 km²,
la façade méditerranéenne d’Occitanie offre un horizon
pour l’économie bleue.
Le Parlement de la Mer et le Plan Littoral 21 signé avec l’État
et la Caisse des Dépôts en 2017, sont les outils mis en place
par la Région pour concilier dynamisme économique, littoral
et maritime, emploi et innovation, avec préservation de
l’environnement.Aussi, les biotechnologies bleues, l’aquaculture
et les énergies marines renouvelables, sont autant d’atouts
que la Région souhaite développer dans les années à venir
tout en préservant à la fois les activités traditionnelles –
que sont la pêche et la conchyliculture – et la biodiversité.
En effet, la valorisation des ressources littorales et maritimes ne
doit pas se faire au détriment de l’attractivité du littoral, de son
identité et de la qualité de vie des habitants.
Aujourd’hui, ce territoire doit relever de nombreux défis,
en premier lieu desquels figure le réchauffement climatique.
La compréhension des phénomènes, l’anticipation des
modifications écologiques, biologique et physiques, des risques
naturels, sont primordiales pour le développement futur.
Aussi, pour y parvenir et aider ce territoire à s’adapter, à se
transformer pour et avec ses habitants et les usagers de la
mer, et réussir cette transition écologique et économique
bleue, la Région peut s’appuyer sur un vivier de compétences
scientifiques et technologiques riche et dynamique (universités,
établissements de recherche, pôles de compétitivité, écoles
d’ingénieur, agence de développement) ; ce dossier d’Agropolis
International en est la parfaite illustration.
Carole Delga,
Présidente de la Région
Occitanie / Pyrénées-Méditerranée
L

4
Sciencesmarines
etlittoralesen
p. 11 p. 25 p. 39Forçages naturels
et anthropiques sur
la dynamique de
la Méditerranée
p. 12
L’océan, agent climatique
à toutes les échelles
p. 16
Formation et acidification
des eaux profondes
méditerranéennes,
rôle du golfe du Lion
p. 20
Couplage « météorologie/
océanographie » : exemple
des crues cévenoles
Biodiversité et
dynamique des
communautés
biologiques
en milieu marin
p. 26
Structure, dynamique
et fonctionnement
des communautés
p. 34
Organismes marins :
modèles biologiques
et plateformes
d’expérimentation
Des preuves
scientifiques
de la vulnérabilité
de l’océan
p. 40
Variations du niveau de
la mer et impact sur le trait
de côte
p. 43
Impacts côtiers des
apports continentaux
p. 46
Conséquences des activités
industrielles et anthropiques
sur la mer et les zones
côtières
p. 50
Des ressources menacées
p. 3
Préface
p. 3
Éditorial
p. 6
Avant-propos

5
Occitanie
p. 55 p. 85 p. 115Fondamentaux
d’un développement
durable du
« système mer »
p. 58
Gestion écosystémique de la
pêche et de l’aquaculture
p. 62
Trafic maritime, activités
industrielles et portuaires
p. 70
Biotechnologies,
bioingénieries marines
et restauration écologique
des milieux
p. 74
Gestion des risques
côtiers et adaptation au
changement climatique
p.77
Aires marines protégées et
stratégies de bioconservation
p. 81
Énergies marines
La force de
l’observation
pérenne, la synergie
de l’intégration
numérique
p. 86
Observatoires et données
in situ
p. 94
Place de la télémesure des
satellites d’observation
p. 98
Modélisation, simulation,
prévision à l’ère du big data
p. 102
Nouveaux services
numériques au bénéfice de
la collectivité et plateformes
de surveillance littorale
et maritime
p. 108
Technologies et outils
innovants
Médiations
innovantes
et sciences
participatives
p 116
Médiation autour de
l’environnement marin
p. 120
Quelques exemples
de programmes
d’observation citoyenne
au service de
la recherche
p. 124
Thématiques
couvertes par
les structures
de recherche
p. 128
Occitanie : une
Région qui s’engage
pour la mer et
son littoral
p. 130
Liste des
acronymes
abréviations

6
Avant-propos
DD 14. C’est le quatorzième des Objectifs de
Développement Durable sur les dix-sept de
l’Agenda 2030 des Nations Unies, adopté à New-
York le 25 septembre 2015. Ce n’est pas le moindre
et il a un rôle central en fixant un cadre aux
politiques d’aménagement, de développement et
de réorientation de l’activité anthropique ainsi que son impact sur
l’ensemble du domaine maritime et littoral. Le défi à relever ici est
de « conserver et exploiter de manière durable les océans, les mers et les
ressources marines aux fins du développement durable ».
Défi politique, la mise à l’agenda international des océans et des activités
liées dans cet ODD, suite aux discussions engagées à Rio à l’occasion
du 3ème
Sommet de la Terre en 2012, se doit désormais d’aboutir à
l’émergence d’un nouveau monde : la compréhension des processus
en cause dans les changements climatiques confirment que la vie sur
Terre repose en grande partie sur les interdépendances entre milieux
terrestre et marin.
Défi complexe, des approches intégrées et interdisciplinaires ou, mieux,
transdisciplinaires s’avèrent obligatoires et se fondent donc sur une
synergie forte entre experts des sciences techniques, naturelles et
sociales bien sûr,mais aussi gestionnaires des ressources,entrepreneurs
et professionnels de la mer, partenaires de la société civile, citoyens et
décideurs.
Défi polymorphe, la communauté scientifique, afin de concevoir les
bonnes stratégies et compromis en matière de conservation et de
santé des océans au profit des systèmes économiques, doit savoir
structurer et mettre en place des systèmes d’observation et d’analyse,
expérimentaux comme opérationnels, et être en mesure de produire
des scénarios au travers de modèles les plus robustes possibles. Ces
scénarios portent essentiellement sur (1) l’impact environnemental
des activités extractives de ressources (e.g. pêches, dragages…)
ou non extractives (e.g. tourisme de masse, transports…), (2) sur
la détection des changements et de stress multi-scalaires dans les
systèmes océaniques (variations climatiques, élévation du niveau marin,
acidification, désoxygénation, atteinte à la biodiversité, pollutions…) et
(3) sur l’évolution des sociétés face à ces contraintes (e.g. résilience,
migrations, nutrition, santé…).
En ayant la gestion, donc la responsabilité, du deuxième domaine
maritime de la planète, la France est particulièrement sollicitée et
attendue sur cet ODD14. Conscients que les forces en présence dans
la région Occitanie sont dotées d’atouts majeurs aptes à contribuer à
relever ce défi, nous avons collecté ici, pour le démontrer, un florilège
d’exemples de recherches de pointe et d’activités originales. Ces
exemples – « brèves réponses à de grandes questions » – sont répartis
selon six chapitres qui tentent de présenter thèmes et travaux
de recherche portés par la communauté scientifique de la région
Occitanie. L’accent y est volontairement mis sur les enjeux prioritaires
à l’échelle méditerranéenne, hot spot à la fois de la biodiversité et de la
vulnérabilité au changement climatique, tout en sachant que les équipes
sont aussi impliquées directement, ou à travers des partenariats à des
échelles beaucoup plus vastes, notamment concernant les pays du Sud
et l’ensemble des régions maritimes françaises.
Le premier chapitre, « Forçages naturels et anthropiques sur la
dynamique de la Méditerranée », illustre, par des exemples non
exhaustifs, un certain nombre de mécanismes et d’enjeux propres
à la physique et à la chimie du milieu marin. Des équipes de pointe
en climat et météorologie y décrivent le rôle du couple océan-
atmosphère sur le climat de la Terre, et plus spécifiquement la forte
influence de mécanismes qui prennent leur naissance dans l’Atlantique
sur l’humidité, la sécheresse ou les épisodes hivernaux parfois neigeux
qui affectent le bassin méditerranéen. À plus fine échelle, ce sont les
cyclones, les tornades mais surtout le déclenchement des épisodes
cévenols avec leurs conséquences directes ou indirectes en termes
humains et économiques qui y sont expliqués. Ces travaux nécessitent
le déploiement de moyens de mesures lors de campagnes d’observation,
comme HYMEX, que les équipes toulousaines coordonnent au plus
haut niveau. Les océanographes se mobilisent pour étudier ce qui
contraint le fonctionnement de la Méditerranée, que ce soit son
quasi-assèchement dans le passé grâce aux paramètres enregistrés
dans des archives, ou, à notre époque, pour une compréhension fine
de la circulation océanique, reposant là encore sur des observations
de terrain et des modèles. Les activités humaines affectent à la fois
la physique, par la montée du niveau de la mer, l’intensification des
tempêtes et les phénomènes de surcote, mais aussi la chimie de
l’eau par la pénétration du gaz carbonique en excès qui induit une
acidification des eaux de surface mettant en péril le premier chainon
de la chaine alimentaire marine ainsi que les cultures de moules et
d’huîtres. Le réalisme de ce tableau souligne l’urgence de la mise en
œuvre des critères requis par l’ODD 14.
“ Aucune histoire de l’humanité n’insiste suffisamment sur le rôle déterminant de la mer dans l’évolution des religions
et des cultures, des techniques et des entreprises, des nations et des empires. On ne raconte jamais l’histoire des
hommes vue de la mer. Et c’est pourtant là que l’essentiel se joue. ”(In Histoires de la mer, Jacques Attali, 2017)
O
pp Anthias anthias.
© Remy Dubas

7
Le second chapitre « Biodiversité et Dynamique des
communautés biologiques en milieu marin » relate, à
travers quelques exemples, l’extraordinaire diversité des espèces
présentes le long du littoral d’Occitanie. Si les récifs coralligènes et
les herbiers de posidonies figurent parmi les biotopes les plus riches
en matière de biodiversité, ils sont aussi soumis à de fortes pressions
environnementales. Certaines espèces exploitées comme la sardine, les
anchois ou encore la dorade royale, sont particulièrement menacées et
font l’objet de recherches approfondies par les équipes qui disposent
aujourd’hui d’outils d’investigation et de suivi très performants.
Certains de ces outils sont même issus des laboratoires d’Occitanie.
De nombreux chercheurs étudient les frontières entre les écosystèmes,
la connectivité entre les habitats et la manière dont les espèces sont
fragilisées par les aménagements ou les activités. Ces recherches sont
la clé de l’élaboration de scénarios prédictifs en vue de proposer
des solutions aux gestionnaires. Certaines espèces sont étudiées en
profondeur afin de mieux comprendre les mécanismes de leur réponse
aux changements de l’environnement, mais aussi pour comprendre
leur évolution au fil des temps. Ces travaux portent aussi bien sur des
espèces macroscopiques que microscopiques et sur leurs interactions ;
ils s’appuient sur les outils les plus récents de la génomique. Si la
communauté scientifique régionale est très active et reconnue dans le
domaine de la biologie marine, elle dispose également de plateformes
d’expérimentation tout à fait remarquables à travers le Centre national
de ressources biologiques marines (EMBRC) à Banyuls et la plateforme
MEDIMEER (MEDIterranean platform for Marine Ecosystem Experimental
Research) à Sète.
Le troisième chapitre « Des preuves scientifiques de la
vulnérabilité de l’océan » traite de la manière dont le changement
climatique et, plus largement, les pressions anthropiques sont
susceptibles d’impacter le trait de côte mais également les écosystèmes
et les ressources vivantes. Différentes équipes de la région Occitanie
(Montpellier, Toulouse et Perpignan) travaillent conjointement sur
l’évolution de la surcote marine et la dynamique sédimentaire en
relation avec les évènements hydrologiques et les apports fluviatiles.
Ces travaux sont essentiels pour prédire l’évolution du littoral et établir
des scénarios indispensables en matière de gestion et d’aménagement
du territoire.
Du fait de l’évolution démographique, le littoral est soumis à de
multiples pressions anthropiques. L’exploitation des sables, le rejet des
effluents d’épuration, les déchets plastiques, les produits chimiques et
autres polluants qui sont rejetés directement en mer, font l’objet de
nombreuses recherches afin de mieux comprendre leurs impacts sur
les écosystèmes et les organismes vivants mais aussi pour développer
des outils de surveillance. Plusieurs laboratoires issus de disciplines
différentes s’associent pour développer des capteurs susceptibles de
mesurer en continu ces pollutions tandis que d’autres recherchent
comment certaines espèces peuvent jouer un rôle d’indicateurs de
qualité du milieu. Plusieurs de ces travaux sont directement destinés à
comprendre les menaces qui s’exercent sur les activités économiques
comme la conchyliculture.
Le quatrième chapitre, « Fondamentaux d’un développement
durable du système mer » développe la question des connaissances
et des technologies nécessaires à la conception de systèmes d’activités
plus durables. Outre les approches transversales, les recherches sur la
mise en œuvre du développement durable s’attachent à approfondir
dans chaque secteur – pêche, aquaculture, tourisme, transports
maritimes... – les interactions entre les usages et les activités par
rapport à la nature et aux écosystèmes. Les connaissances corollaires
servent à orienter et accompagner des changements de pratiques des
acteurs économiques, des citoyens et des décideurs publics en faveur
de processus et d’usages plus respectueux de l’environnement. Elles
impliquent de multiples collaborations entre disciplines et laboratoires,
décideurs publics et entreprises privées.
D’abord déclinée sur les littoraux et la zone côtière, la problématique
du développement durable s’étend progressivement vers le large et
conduit à orienter recherches et activités vers l’exploitation, supposée
durable et raisonnée, de l’ensemble des espaces et des ressources
marines,sans oublier le challenge du changement climatique qui conduit
à intégrer l’étude et la gestion de la vulnérabilité des milieux et des
sociétés. Plusieurs types d’enjeux sont au cœur des recherches. Citons
les impacts de l’acidification et du réchauffement de la température de
l’eau sur l’équilibre des écosystèmes et sur les espèces marines,qu’elles
soient exploitées ou pathogènes, mais aussi les risques de prolifération
des espèces invasives. Face à la montée du niveau de la mer et aux
phénomènes de submersion marine qui renforceront les dommages des
tempêtes, il s’agit aussi de penser des formes innovantes d’adaptation
des territoires. Des recherches accompagnent des changements
de pratiques productives transposant le principe de l’agroécologie à
l’aquaculture, l’amélioration des processus de gouvernance, notamment
des aires marines protégées, et des processus de restauration et
d’ingénierie écologique. uu uuuu uu

8
Le cinquième chapitre, « La force de l’observation pérenne, la
synergie de l’intégration numérique », est mosaïqué d’équipes
de renommée internationale : la France, et Toulouse notamment,
conserve le leadership historique mondial de l’océanographie spatiale
en développant de nouveaux systèmes spatiaux performants mais aussi
en sachant maintenir les dispositifs idoines de collecte, archivage et
traitement de bases de données in situ,essentielles pour la validation de
toute mesure et de tout algorithme. Ces dispositifs ne se cantonnent
pas aux données d’océanographie physique mais s’additionnent aux
bases de données de biologie et de sciences humaines du territoire.
Comme pour le secteur spatial, ils s’appuient également sur toute
une compétence de développement et d’exploitation de nouveaux
capteurs et de nouvelles technologies. Les algorithmes, déterministes
ou statistiques, simples ou faisant appel aux dernières techniques
d’apprentissage profond, sont générateurs d’applications inédites,
d’innovations, voire de nouvelles professions dont certaines sont
présentées au travers d’exemples concrets. Ces derniers émargent
à des domaines divers tels que la surveillance de l’environnement
marin et littoral assistée par satellites (courantologie hauturière et
littorale, état de la mer et vent, températures de surface, détection du
changement climatique, contrôle des ressources pélagiques, pollution
par hydrocarbures, trafic maritime, trait de côte…), la surveillance
sous-marine (biodiversité benthique, santé des écosystèmes marins…)
par diverses techniques (gliders, robots, overboats, collecte d’ADN
environnemental…) ainsi que la modélisation prédictive (évolution
du littoral, phénomènes extrêmes…). La liste, longue et passionnante,
n’est pas un catalogue rébarbatif mais, bien au contraire, elle symbolise
le dynamisme et la créativité de toutes ces équipes de recherche.
Le sixième chapitre offre une palette d’exemples de « Médiations
innovantes et sciences participatives » menés en région
Occitanie. Les sciences sont de plus en plus perçues par le grand public
comme ambiguës, à la fois vecteur de progrès pour l’avenir mais aussi
susceptibles de générer de nouveaux risques technologiques, alors que
deux-tiers des français s’intéressent à l’actualité scientifique et que 78 %
estiment que la science apporte des solutions aux enjeux d’aujourd’hui
(Ipsos, 2016) ! Encore faudrait-il que ce savoir soit compréhensible et
accessible à tout un chacun – citoyens,professionnels,gestionnaires des
milieux naturels... Mettre la science à la portée de tous : c’est ce que
rend possible la médiation scientifique à travers les multiples formes
qu’elle revêt.
La recherche scientifique est souvent ressentie comme un monde à
part, réservé aux seuls chercheurs de profession. C’est pourquoi les
sciences participatives séduisent aussi, en donnant l’opportunité à tout
citoyen – expert, amateur, professionnel de la mer, naturaliste… –
de faire avancer la connaissance et de partager des savoirs avec les
scientifiques. Au prix d’un investissement personnel, chacun a ainsi la
possibilité de mieux comprendre les avancées scientifiques dans leur
globalité, voire de contribuer aux débats et aux enjeux de la recherche.
Autre avantage – et pas des moindres ! – ce processus participatif offre
un moyen de collecter, grâce à un très large public, une abondance
de données sur de vastes territoires et sur de longues échelles de
temps, rendant ainsi possible la réalisation d’études très difficiles, voire
impossibles, à réaliser autrement…
Nous invitons les lecteurs à tourner les pages de ce dossier qui, sans
prétendre à l’exhaustivité, leur fera découvrir cette grande richesse des
acteurs régionaux et des travaux qu’ils mènent sur la mer et le littoral,
notamment en Méditerranée. Nous invitons également les lecteurs
intéressés à aller consulter les sites internet de ces acteurs qui ont
contribué à ce dossier et de prendre contact avec eux (cf. p. 124).
Le Comité éditorial :
John Bandelier (Kimiyo),Bernard Hubert (Inra,EHESS,
Agropolis International),Catherine Jeandel (CNRS),
Philippe Lebaron (Sorbonne Université,CNRS),
Michel Petit (AgropolisInternational),Hélène Rey-Valette (UM)
et Pierre Soler (OMP)
Dédicace
Pierre Soler †, géophysicien de renom international
et directeur de l’Observatoire Midi-Pyrénées (OMP),
a été un acteur majeur de ce dossier avec tout
l’enthousiasme que nous lui connaissions, notamment
en rejoignant le comité éditorial. Pierre a toujours
œuvré pour la diffusion des savoirs et la compréhension
des défis scientifiques comme technologiques auprès
des décideurs et des citoyens. Sa disparition nous a
privés de ses conseils avisés et de son amitié. Nous
tenons ici à lui rendre hommage en lui dédiant ce
numéro des dossiers d’Agropolis International.
© OMP

9
pp Récifs Prado,Grand Prix du Génie
écologique 2014 (cf.p.111).
© Sandrine Ruitton

10
pp © Hubert Bataille / IRD

11
essource d’eau, de travail, de vie, de loisirs, la Méditerranée
est une région maritime clef dans le paysage européen
et nord-africain. Vue du rivage, elle peut paraître lisse ou
agitée,d’un bleu rassurant ou d’un gris menaçant,mais dans
tous les cas constante voire éternelle à l’échelle humaine :
elle nous a vus naître, elle nous verra disparaître. Certes et
pourtant… Comme tout élément constituant de laTerre, la dynamique
de la Méditerranée résulte de forçages agissant à toutes les échelles
de temps et d’espace. Ce chapitre a pour objectif de balayer, sans
prétendre à l’exhaustivité, un certain nombre de ces forçages et leurs
impacts sur la géographie, la circulation, et le comportement de la
Méditerranée en regard des changements globaux.
À l’échelle géologique,la tectonique détermine la présence ou l’absence
de mer. De nos jours par exemple, la plaque africaine se déplace
très lentement vers le nord, en compressant la plaque européenne.
Cette progression est signée par les séismes violents affectant l’Italie,
la Grèce, la Turquie, voire les Pyrénées. D’ici 10 millions d’années, la
Méditerranée devrait disparaître progressivement sous l’effet de ce
rapprochement… d’ailleurs ne se fit-elle pas « lac » il y a 5 à 6 millions
d’années (crise messinienne) comme l’explique A. Maillard-Lenoir ?
Cette remontée dans le temps est possible grâce à la lecture des
signaux naturels enregistrés dans les archives climatiques, comme les
coquilles de mollusques étudiés par G. Dera.
À une échelle temporelle beaucoup plus courte, de la décennie à
l’année, L. Batté note l’influence sur la Méditerranée de son voisin,
l’Atlantique. Cette influence s’inscrit dans une dynamique plus globale
d’échanges entre océan et atmosphère décrite par S. Planton, échanges
qui conditionnent le climat de la Terre. L’eau de surface Atlantique
entre dans ce bassin fermé par un seul détroit, celui de Gibraltar.
Elle tourne pendant environ 85 ans entre les bassins « occidental »
et « oriental », séparés par le détroit de Sicile, avant de ressortir par
Gibraltar, mais cette fois en profondeur car elle gagne en densité
lors de son circuit. En effet, une fois dans le bassin, cette eau va se
modifier : d’une part, sous l’effet des températures élevées de l’air et du
relativement faible débit des fleuves, elle s’évapore et se sale. D’autre
part, sous l’effet des vents froids venus du nord et de sa circulation,
elle se mélange. Ces mécanismes physiques clés conditionnent
l’oxygénation des eaux et le développement de la vie en Méditerranée
grâce aux remontées de sels nutritifs qu’ils véhiculent. M. Herrmann
et I. Taupier-Letage soulignent combien les observations régulières,
calibrées et sur le long terme,enrichissent la compréhension du schéma
de circulation, voire bousculent des paradigmes acquis de longue
date comme le démontre très bien R. Waldman. La dynamique de la
formation de cascades sous-marines dans le golfe du Lion et l’influence
de ces formations d’eaux profondes sur l’activité planctonique de
surface sont pointées par les travaux de C. Estournel et P. Conan.
À une échelle saisonnière, les travaux du projet de recherche HYMEX
rapportés par V. Ducrocq soulignent combien la Méditerranée
peut, à son tour, générer des impacts dramatiques sur les régions
littorales : les épisodes de pluie intense, les « épisodes cévenols »,
qui se produisent en fin de période chaude lorsque l’évaporation
a chargé l’air de vapeur d’eau et que les montagnes voisines, plus
froides, induisent sa condensation. Bien que différent, ce mécanisme
se rapproche de celui qui génère, à une échelle plus large dans les
océans Atlantique, Indien ou Pacifique tropicaux, voire récemment
en Méditerranée orientale, des cyclones qui peuvent être violents
(P. Marchesiello). Ces épisodes peuvent être économiquement forts
coûteux, car les eaux torrentielles inondent et emportent tout.
Depuis 20 ans, huit épisodes cévenols marquants ont eu lieu (1999,
2002, 2003, 2005, 2010, 2011, 2014, 2015). Celui de décembre 2003
a touché une vaste étendue, de l’Aude jusqu’aux Alpes du Sud :
digues rompues, crues violentes du Rhône, du Vidourle, de l’Hérault
et de plus petits fleuves (Lez, Mosson, Orb…), des villes et villages
inondés (16 millions de m3
dans Arles, Sommières sinistrée…).
Ces crues sont souvent accompagnées de tempêtes, et la conjugaison
de la dépression atmosphérique (qui appuie moins sur l’eau et donc la
fait s’élever), des grosses vagues et des crues, génère des submersions
majeures en zone littorale (C. Estournel,Y. Leredde). Les coûts humains,
industriels ou publics, induits par ces évènements, soulignent les enjeux
sociétaux qui sous-tendent ces recherches.
À l’échelle d’aujourd’hui et de demain, la Méditerranée n’échappe
malheureusement pas aux effets de la pression anthropique, que l’on
peut décrire comme un forçage dû aux activités humaines. Certaines
des propriétés dynamiques de la grande bleue, comme le mélange
vertical de la colonne d’eau par exemple, vont malheureusement
intensifier un des effets peu perceptible mais cependant très
menaçant de l’excès de gaz carbonique rejeté par l’activité humaine :
l’acidification des eaux. Cette acidification procède d’une réaction
chimique : le gaz carbonique, lorsqu’il se dissout dans l’eau, se dissocie
en l’acidifiant. Cela ne signifie pas que l’eau de mer est acide mais
qu’elle est 30 % plus acide qu’il y a un siècle, et que si l’on continue
à brûler du carbone fossile, elle le sera 3 fois plus à la fin de celui-ci.
Or les coquilles de nombreux organismes qui se développent en surface,
sont calcaires… et l’acide dissout le calcaire. On comprend aisément
que cette acidification croissante inquiète biologistes et spécialistes
des coraux : son impact négatif est déjà observé sur la biodiversité
marine et sur le développement d’espèces économiquement majeures
comme les huitres et les moules. F. Touratier et son équipe expliquent
comment, en raison de ces intenses plongées d’eau le long de son
littoral, le golfe du Lion est un hot spot de la pénétration du CO2
dans
les abysses méditerranéens.
Une autre menace majeure pour les littoraux d’Occitanie est la
montée du niveau de la mer (Meyssignac et al.), estimée à 17 cm au
cours du 20e
siècle, comme une conséquence à la fois de la dilatation
de l’eau océanique sous l’effet de la chaleur ainsi que de la fonte
des glaciers continentaux et des calottes polaires qui libère une eau
piégée sous forme solide lui permettant de s’écouler vers la mer.
Ce phénomène s’accélère aujourd’hui,une startup est née pour aider les
collectivités à surveiller plages et littoraux (Y. Soufflet). Les prévisions
pour la fin de ce siècle s’accordent autour d’une augmentation minimale
de 40 cm, la maximale pouvant atteindre 2 m selon le comportement
du littoral antarctique face à l’assaut d’une mer plus chaude.
Catherine Jeandel (CNRS, UMR LEGOS)
R
Forçages naturels et
anthropiques sur la
dynamique de la Méditerranée

Les échanges entre océan et atmosphère
conditionnent le climat de la Terre
12
Forçages naturels et anthropiques sur la dynamique de la Méditerranée
L’océan, agent climatique
à toutes les échelles
Ce que le climat doit à l’océan
En redistribuant vers les latitudes
polaires et tempérées, une partie
de l’énergie solaire reçue par les régions
intertropicales, l’océan, comme l’atmosphère,
joue un rôle majeur dans la régulation du
climat de notre planète. L’océan couvre environ
71 % de la surface terrestre. Il constitue un
énorme réservoir d’eau et d’énergie. Sa capacité
calorifique totale d’environ 1 200 fois celle de
l’atmosphère, emmagasine une très grosse partie
de la chaleur reçue par la planète. L’océan a
ainsi stocké environ 93 % de l’augmentation de
l’énergie accumulée par la Terre ces dernières
décennies, liée à celle de la concentration
des gaz à effet de serre. L’énergie thermique
absorbée est transportée avec des constantes
de temps qui peuvent se compter en mois
pour les courants superficiels jusqu’à un millier
d’années pour les courants profonds. C’est
cette grande capacité de stockage et cette
forte inertie qui amortissent les variations
brutales que pourrait subir l’atmosphère à
la suite de violentes éruptions volcaniques,
d’un brusque changement de la constante
solaire ou de très fortes perturbations
associées aux activités humaines.
Les interactions entre l’océan et l’atmosphère
sont permanentes. L’océan est la principale
source de vapeur d’eau et fournit à l’atmosphère
une grande partie de l’énergie qui est nécessaire
à la formation des vents et des nuages. Ce sont
ces vents qui, par frottement, déplacent les
couches superficielles de l’océan et donnent
naissance aux courants de surface comme le Gulf
Stream ou au phénomène bien connu d’El Niño
qui conduit à de fortes perturbations climatiques
réparties sur toute la planète. Mais l’océan n’a
pas encore délivré tous ses secrets. Il en est ainsi
du rôle non complètement élucidé joué par la
température de surface de l’océan Atlantique
Nord aux échelles de temps de plusieurs
dizaines d’années sur la variabilité de la pression
atmosphérique en Europe qui conditionne, en
particulier, la douceur des hivers… à Montpellier.
Contact (CNRM*) : S. Planton,
serge.planton@meteo.fr
* Les appellations développées des structures de recherche
auxquelles les auteurs appartiennent se trouvent dans le tableau
p. 124.
pp Image simplifiée des courants océaniques liés à la variation de la densité de l’eau et donc de la température et de la
salinité (« thermohaline »).Les courants de surface (en rouge) et profonds (en bleu) redistribuent la chaleur reçue à la
surface.© Plateforme Océan et Climat.http://ocean-climate.org

13
Forçages climatiques sur la région Euro-Méditerranée
C
La variabilité du climat aux échelles
mensuelle à saisonnière sur la région
Euro-Méditerranée reflète en partie l’intensité
de modes préférentiels comme l’oscillation
Nord-Atlantique (NAO). Cette oscillation,
mesurée par l’écart de pression de surface entre
Reykjavík et Lisbonne, décrit les fluctuations
relatives en intensité de l’anticyclone des
Açores et des dépressions d’Islande. En hiver,
une phase positive de NAO correspond
à une accentuation du gradient de pression
atmosphérique nord/sud et un décalage du rail
des dépressions vers le nord de l’Europe, donc
un déficit de précipitations sur l’Espagne et
le nord du bassin méditerranéen. À l’inverse,
une NAO négative favorise les systèmes
dépressionnaires sur la Méditerranée, qui, au
contact d’air froid provenant du nord-est,
peuvent engendrer des épisodes neigeux en
plaine tels qu’observés dans l’Hérault durant
l’hiver 2018.
À l’échelle saisonnière, plusieurs études fondées
sur des données atmosphériques combinant
modèles de circulation générale et observations
in situ ont mis en évidence un lien entre
El Niño (dans le Pacifique) et la NAO hivernale.
Ces mécanismes opèrent via la haute
troposphère ou la stratosphère. Aux moyennes
latitudes, l’océan joue un rôle déterminant
dans la variabilité du climat méditerranéen.
Des travaux récents ont suggéré que la variabilité
multi-décennale de l’Atlantique Nord peut
moduler les extrêmes de précipitations en
Europe. Toutefois, la robustesse de ces liens
statistiques souffre du faible nombre d’années
sur lesquelles ils sont évalués, et de la forte
non-linéarité des impacts observés. Dès lors,
le recours à des expériences idéalisées avec
des modèles de climat permet d’étudier les
différents mécanismes en jeu. L’étude des
forçages climatiques* sur la Méditerranée et leurs
implications pour la prévision du climat est l’un
des axes du projet ERA4CS* MEDSCOPE auquel
participent Météo-France et l’Institut national
de la recherche agronomique (Inra) d’Avignon.
Le principal objectif du projet est d’améliorer
l’intégration de prévisions saisonnières à
décennales dans les modèles d’impact en
hydrologie, énergie et agriculture, afin de fournir
des indicateurs sectoriels pertinents.
yclones tropicaux, monstres océaniques
Les cyclones tropicaux, également connus sous le nom d’ouragans ou de typhons, sont
l’un des phénomènes météorologiques les plus violents de la planète, et constituent
une menace importante pour les populations côtières où les impacts sont les plus prononcés.
Ces énormes machines naturelles sont typiquement un phénomène marin car elles se nourrissent
de l’énergie thermique considérable de l’océan tropical grâce à l’évaporation. Il se forme environ
80 cyclones par an dans le monde, principalement en été et, pour les deux tiers, dans l’hémisphère
Nord. Notre compréhension de la distribution des cyclones, ainsi que de la variabilité temporelle
de leur activité s’est grandement améliorée depuis l’avènement des satellites météorologiques
dans les années 1970 et l’assimilation de leurs observations dans les modèles. Nous savons que le
climat exerce une influence modulante sur l’environnement déterminant la formation cyclonique :
températures océaniques, humidité de l’air, vents d’altitude. Ainsi, El Niño et l’Oscillation Australe
(ENSO) ont de loin l’influence la plus dominante sur la variabilité interannuelle de la fréquence
cyclonique, si bien que son indice est utilisé de manière prédictive pour l’activité saisonnière, du
moins dans le Pacifique. En revanche, les modèles à haute résolution ont montré qu’une part
importante de la variabilité de l’activité cyclonique n’est pas prévisible d’une année sur l’autre car
sujette aux caprices du chaos, associés aux fortes non-linéarités des processus de déclenchement.
En ce qui concerne les tendances à long terme, la période relativement courte pour laquelle nos
données sont fiables rend difficile le discernement des tendances dues au changement climatique de
celles se produisant naturellement sur des échelles décennales à multi-décennales. Les projections
climatiques issues des modèles actuels sont encore peu fiables mais l’hypothèse la plus consensuelle
est que la fréquence et l’intensité des cyclones seraient finalement peu influencées par
le réchauffement climatique, mettant en jeu des effets de sens opposé dans l’océan et
l’atmosphère.
Contact (LEGOS) : P. Marchesiello, patrick.marchesiello@ird.fr
pp Covariance sur la période 1993-2015 des précipitations moyennes saisonnières (en mm/jour)
avec l’indice NAO pour la saison d’hiver (décembre à février) sur la région Euro-Méditerranée.
Les précipitations proviennent de la ré-analyse de Global Precipitation Climatology Project
(GPCP) et l’indice NAO est calculé à partir des données de géopotentiel à 500 hPa de la ré-analyse
ERA-Interim.© L.Batté
pp Le typhon Maysak approchant les Philippines
vu depuis la Station spatiale internationale à
21:18:54 UTC le 31 mars 2015.© TerryVirts/NASA/ISS
[Public domain],viaWikimedia Commons
Contact (CNRM) : L. Batté, lauriane.batte@meteo.fr
Plus d’informations : sur le projet MEDSCOPE (Mediterranean services chain based on climate
prediction) : www.medscope-project.eu
* NDLR. Les forçages climatiques sont des perturbations dans l’équilibre énergétique de la Terre, qui engendrent des changements
de températures (et donc des vents).
** ERA4CS : European Research Area for Climate Services, cofinancé par la Commission européenne.

Le strontium est un élément chimique
naturellement présent dans l’eau de
mer dont l’abondance relative en certains
isotopes (comme 86
Sr et 87
Sr) reflète l’altération
respective des roches continentales et du
plancher océanique. Malgré l’hétérogénéité
spatiale de ces deux sources, les océans
présentent une surprenante homogénéité du
rapport 87
Sr/86
Sr dans le monde due au fait que
le temps de résidence (ou temps de séjour
moyen) de cet élément dans l’eau de mer
est supérieur au temps de brassage global de
l’océan. Toute déviation isotopique par rapport
à cette valeur de référence constitue donc un
indicateur du degré de mélange entre une eau de
mer normale et des eaux douces ou saumâtres
provenant de fleuves ou de résurgences sous-
marines possédant des signatures isotopiques
différentes. Ce rapport géochimique de l’eau de
mer peut ainsi fortement fluctuer au niveau des
zones littorales, et plus particulièrement dans
un contexte où les modifications climatiques
accentuent le ruissellement sur les continents.
Cependant, les facteurs responsables de ces
fluctuations (nature des roches à proximité,
apport d’eau douce, configuration de la côte,
climat) restent encore mal compris. Pourquoi
certaines eaux côtières montrent-elles de
telles anomalies géochimiques ? Comment les
organismes qui y vivent les enregistrent-ils ?
Avec l’aide d’un spectromètre TIMS* (financé
par la Région Occitanie), l’unité mixte de
recherche (UMR) GET a étudié la composition
isotopique du strontium de l’eau, des sédiments,
et des coquilles de mollusques de plusieurs
zones littorales à travers le monde (cf. fig. 1
ci-contre)**. La lagune de Salses-Leucate
(Aude) est le point de référence du domaine
méditerranéen (cf. fig. 2). Les premiers résultats
indiquent que 80 % des coquilles du littoral
mondial enregistrent bien la valeur isotopique
des océans. Les 20 % restants montrent de
fortes déviations liées à des effets de restriction
des masses d’eau et des résurgences provenant
des aquifères côtiers, ce qui est le cas des lagunes
de Salses-Leucate et d’Oualidia (Maroc). Ces
résultats montrent que, même sans influence
notable de rivières, les apports souterrains
d’eau douce peuvent considérablement
changer la composition géochimique des
eaux de certains domaines côtiers très
fermés.
Contact (GET) : G. Dera,
guillaume.dera@get.omp.eu
* TIMS : spectromètre de masse à thermo-ionisation.
** Projet Malaco du programme LEFE-CYBER (Les Enveloppes
Fluides et l’Environnement - Cycles biogéochimiques, environnement
et ressources) de l’Institut national des sciences de l’Univers (INSU).
14
Les mollusques du littoral méditerranéen :
des archives climatiques
uu Fig.1.Exemple de coquilles
de mollusques de Bretagne et de
Nouvelle-Calédonie analysées.
© S.El Meknassi
pp Fig.2.Prélèvement d’eau,sédiments et gastéropodes dans la résurgence de Font Dame à l’ouest
de la lagune de Salses-Leucate.© G.Dera

15
Crise messinienne : quand la Méditerranée se vida
La crise de salinité messinienne
est un évènement exceptionnel
qui modifia dramatiquement l’environnement
méditerranéen entre 6 et 5 millions d’années
et qui influence toujours aujourd’hui la
géologie régionale. La fermeture progressive au
Messinien des connexions de la Méditerranée
avec l’Atlantique aboutit à la dessiccation de
la mer pendant une durée particulièrement
courte à l’échelle des temps géologiques (300 à
600 000 ans), mais dont les conséquences sont
majeures. En effet, la baisse résultante du niveau
marin par évaporation aurait atteint 1 500 m,
laissant la majeure partie du bassin à l’air libre,
comme l’atteste encore aujourd’hui la surface
d’érosion incisant profondément l’ensemble des
marges ainsi que le surcreusement des fleuves
vers l’amont (érosion jusqu’au nord de Lyon
pour le Rhône, et au-delà d’Assouan pour le
Nil !). La déstabilisation de l’ensemble causa le
transfert en masse des produits de l’érosion
vers le bassin profond, là où précipita une
couche d’évaporites de plus d’1km d’épaisseur.
Cette imposante couche de sel provoque des
déformations tectoniques majeures sur les
sédiments post-crise et contrôle notamment le
potentiel en hydrocarbures.
Depuis la découverte de ce « géant salifère »
dans les années 1970 grâce aux techniques de
sismique marine, la communauté scientifique
internationale se focalise sur l’étude de cette
crise car elle offre l’opportunité unique au
monde d’analyser les facteurs contrôlant la
chute du niveau marin d’une telle ampleur,
tels les effets conjoints de la géodynamique
et du climat sur les paléoenvironnements.
Si beaucoup d’interrogations demeurent,
notamment sur les causes, la chronologie des
évènements et leurs conséquences isostatiques
régionales, des scenarii de plus en plus précis
de la crise messinienne sont élaborés, auxquels
contribuent les chercheurs du GET par des
missions à terre et en mer révélant les liens
spatio-temporels entre les différents marqueurs
et par de nombreuses participations à des
ateliers de travail spécialisés.
Contact (GET) :A. Maillard-Lenoir,
agnes.maillard-lenoir@get.omp.eu
tt La
Méditerranée
occidentale
pendant le
Messinien.
D’après Garcia-
Castellanos D.,2009.
Création artistique de
R. Pibernat.
pp Coupe de la marge au bassin profond illustrant la surface d’érosion sous la plateforme,le dépôt
du sel dans la plaine abyssale et les déformations des sédiments sus-jacents en résultant.

La circulation océanique a un rôle climatique essentiel.
Si sa vitesse diminue, son rôle de « tampon climatique » diminue d’autant.
16
Formation et acidification des eaux profondes
méditerranéennes, rôle du golfe du Lion
Observer et modéliser la convection profonde en Méditerranée
pour mieux comprendre son fonctionnement, sa variabilité et
son évolution
La convection profonde océanique a lieu
lorsque les conditions atmosphériques rendent
les eaux de surface plus froides et/ou salées,
donc plus denses, que les eaux sous-jacentes.
Ceci provoque un mélange vertical de la
colonne d’eau qui peut atteindre le fond.
Les eaux denses ainsi formées coulent au fond
des océans et s’y répandent, formant la branche
profonde de la circulation océanique. L’intensité
de la convection varie énormément d’une année
à l’autre,en particulier en fonction des conditions
météorologiques. La convection profonde a lieu
notamment en Méditerranée nord-occidentale
lors des coups de vent hivernaux très froids du
type Mistral ou Tramontane. Elle est à l’origine
de la formation des masses d’eau profonde de
la circulation méditerranéenne, mais aussi de
la forte production biologique printanière dans
la région. Elle conditionne non seulement la
dynamique océanique, mais également le climat,
la biodiversité, les ressources halieutiques et
le cycle du carbone. Il est donc primordial de
mieux comprendre son fonctionnement, suivre
sa variabilité et prévoir son évolution face aux
changements globaux.
Ceci a été rendu possible ces dernières
années grâce à la combinaison indispensable
d’observations de terrain, de données satellitaires
et d’outils de modélisation numérique. La
relative facilité d’accès de la Méditerranée
par rapport à d’autres zones de convection
situées aux pôles a permis le développement
de programmes d’observation intensive et de
long terme qui se sont révélés extrêmement
précieux pour notre connaissance de ce
phénomène. Ainsi, les programmes HyMeX
(cf. p. 20) ou HydroChanges* ont été une
remarquable occasion de fédérer observateurs
et modélisateurs issus de laboratoires de
différents pays et régions du pourtour
méditerranéen. Grace à cet effort commun, la
variabilité interannuelle a pu être estimée sur
plusieurs décennies pour la première fois. Ceci
conduit à une meilleure compréhension du
phénomène de convection dont les modèles
suggèrent qu’il pourrait fortement
s’affaiblir d’ici la fin du siècle.
tt Haut : variation annuelle du
volume d’eau dense formée en
Méditerranée nord-occidentale
à partir du modèle SYMPHONIE
(gris) depuis 1975 et des
observations satellitaires de la
couleur de l’eau (rouge) depuis
1998.Le Sverdrup (Sv) est une unité de
mesure du transport de volume utilisée
pour mesurer les débits des courants
océaniques.D’après Herrmann et al.,2017.
J. Geophys. Res. Oceans. 122(2): 1457-1475.
DOI:10.1002/2016JC011833
tt Bas : évolution de la température
au centre de la zone de convection
(~42°N-5°E,~2300m,série
temporelle enregistrée à 2 300 m
de profondeur,de 2006 à 2011
(programme HydroChanges).Les
observations montrent une augmentation
de 0,01°C/an sur cette période,l’utilisation
conjointe des modèles et des observations
satellitaires devrait déterminer si cette
tendance persiste sur le long terme.
Contacts : M. Herrmann (LEGOS), herrmann@legos.obs-mip.fr et I.Taupier-Letage (Institut Méditerranéen
d’Océanologie, MIO), isabelle.taupier-letage@univ-amu.fr
Plus d’informations :
www.ciesm.org
www.hymex.org
www.mistrals-home.org
https://youtu.be/NTMORRHqcpE (vidéo de sauvetage d’une ligne de mouillage HydroChanges équipée
d’instruments océanographiques de surveillance de l’évolution climatique de la Méditerranée).
* Le programme HydroChanges est une initiative de la Commission internationale pour l’exploration scientifique de la Méditerranée, avec une
contribution française soutenue par le programme HyMeX (Hydrological cycle in Mediterranean eXperiment) et MOOSE (Mediterranean Ocean
Observing System for the Environment).

17
Le golfe du Lion est composé
d’un plateau continental, d’une
profondeur maximale de 120 m, d’un talus
continental, entrecoupé de canyons sous-marins
qui plongent rapidement jusqu’à 2 000 m, et
d’une plaine abyssale. Un courant permanent
(courant nord), qui longe le talus, forme une
barrière entre les eaux côtières, influencées
par les apports fluviaux, et les eaux du large.
Celui-ci est instable et forme des méandres,
qui, en divaguant, mixent les eaux côtières et
hauturières. Les vents prédominants de nord
(Mistral) et nord-ouest (Tramontane) et ceux
occasionnels d’est et sud-est (Marin) modulent
les courants sur le plateau et contribuent aux
échanges d’eau et de matières entre la côte et
le large.
Le golfe est également caractérisé par un
important refroidissement de la surface de la
mer en automne et en hiver sous l’effet des
coups de Mistral et Tramontane. À l’instar des
formations d’eaux profondes dans le bassin,
ces conditions météorologiques induisent la
formation d’eau froide et dense le long des
côtes languedocienne et roussillonnaise. Ces
eaux denses côtières, transportées par les
courants induits par les vents, débordent du
plateau et s’écoulent par gravité le long du talus.
Ce flux est intensifié au niveau des canyons qui
canalisent l’eau dense à des profondeurs de
200 à 1 000 m durant les hivers normaux et
supérieures à 2 000 m les hivers plus rigoureux.
Ce processus, bien que local, induit une
exportation rapide et massive d’eau et de
matières (sédiments, matière organique,
nutriments, polluants, déchets) d’origines
continentale et côtière vers le domaine
profond, et impacte directement les
écosystèmes benthiques. Les épisodes les
plus intenses interagissent avec la formation
d’eau profonde dans la plaine abyssale et ont des
répercussions sur l’hydrologie et la dispersion de
ces matières sur l’ensemble de la Méditerranée
occidentale. Comme pour les formations d’eaux
denses au large, ce processus est sensible au
changement climatique, et les évènements
de formation et d’exportation d’eau
dense côtière vers le domaine profond
diminueraient avec un réchauffement des
eaux de surface. Le CEFREM assure depuis
25 ans le suivi à long terme des flux d’eau et de
matières particulaires dans plusieurs canyons du
golfe et dans la plaine abyssale.
Contact (CEFREM) : X. Durrieu de Madron,
demadron@univ-perp.fr
pp Vue schématique de la production d’eau dense côtière,la formation d’un
panache dense,son déplacement le long du plateau et sa plongée sur la pente
ou via un canyon sous-marin.D’après Baines et Condie,1998.Antarctic Research Series.
75: 29-49.DOI: 10.1029/AR075p0029
C
ascading, convection au large et dynamique
des matières côte-large
uu Anomalie de densité potentielle et vitesse
du courant simulée à 10 m au-dessus du fond
pour l’évènement extrême de plongée d’eau
dense du 13 mars 2005 dans le golfe du Lion et
la marge catalane.Les flèches blanches indiquent
les panaches d’eau dense chenalisés jusqu’à la base
de la pente continentale via les canyons.D’après Ulses
et al.,2008.Geophysical Research Letters.35.L07610.
DOI:10.1029/2008GL033257.

18
Depuis plus d’un demi-siècle,
les études scientifiques ont
montré la présence d’une circulation dite
« thermohaline » en mer Méditerranée, à
l’instar de l’océan planétaire dont elle peut
être considérée, toutes proportions gardées,
comme un modèle réduit. Cette circulation,
qualifiée de « tapis roulant » océanique, est mise
en mouvement par les différences de densité
de l’eau de mer, c’est-à-dire de température
(thermo) et de salinité (haline). À l’échelle du
globe, elle a un rôle climatique clé puisqu’elle
transporte vers les pôles les eaux chaudes
de surface qui s’enfoncent en se refroidissant.
Si sa vitesse venait à diminuer, son rôle de
tampon, donc d’atténuateur du réchauffement
climatique, en serait réduit d’autant. Observé
depuis les années 1950, le réchauffement de la
Méditerranée s’est récemment accéléré dans
des proportions plus importantes que le reste
de l’océan global, accompagné d’une salinisation
de ses eaux profondes. Analyser sa sensibilité
au réchauffement global et comprendre sa
circulation est donc fondamental, notamment
la localisation des zones, rares et réduites, de
convection océaniques, i.e. de plongée des eaux
selon la vision communément admise.
Notre équipe a eu l’idée de croiser les sorties
d’un modèle numérique de la mer Méditerranée
et d’observations au large des côtes françaises
pour déterminer où et comment a lieu cette
plongée des eaux. Les résultats obtenus la
situent à proximité de la côte, loin des zones
de convection, localisées, elles, au large. Par
notre étude, de nouvelles zones clés de
plongée des eaux sont révélées le long
des côtes françaises, libyennes (les moins
bien observées du bassin), égyptiennes
et en mer Égée, certaines très distantes des
sites de convection. Plus précisément, l’analyse
physique montre le rôle déterminant joué par
la rotation terrestre, qui interdit toute plongée
des eaux loin de la côte. Cette contrainte,
aussi durable que notre planète, implique
que les zones de convection ne seront
jamais le siège de plongée des eaux,
contrairement à la vision qui prévalait
jusqu’à maintenant. Nos résultats modifient
ainsi la vision traditionnelle d’un « tapis roulant »
s’enfonçant dans des zones de convection pour
la remplacer par l’image d’un « anneau côtier
plongeant » (cf. ci-dessous).
Contacts (CNRM) : R.Waldman,
robin.waldman@meteo.fr,
S. Somot, samuel.somot@meteo.fr
et F. Sevault, florence.sevault@meteo.fr
Où a lieu la plongée des eaux de la circulation thermohaline
méditerranéenne ?
pp Schéma revisité de la circulation thermohaline méditerranéenne.Au niveau de son unique point de communication avec l’océan
global,le détroit de Gibraltar,la circulation thermohaline méditerranéenne se caractérise par une entrée d’eau en surface et une sortie en
profondeur.Les zones de convection,historiquement vues comme le siège de la plongée des eaux de cette circulation,ne sont en fait qu’un
lieu de mélange vertical entre les masses d’eau de surface et profondes.À l’inverse,les courants de bord,présents dans presque tout le
bassin,interagissent avec la côte et sont le siège principal de cette plongée des eaux.Ainsi,à mesure que les courants de bord s’enfoncent,
ils s’affaiblissent en surface et s’intensifient en profondeur.Ne sont représentées ici que les trois principales circulations thermohalines,
deux profondes et une intermédiaire,le reste de la circulation (tirets) n’étant pas détaillé.
D’aprèsWaldman et al.,2018.Geophysical Research Letters.https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2018GL078502

19
Modélisation des formations d’eaux profondes en Méditerranée
nord-occidentale et impacts sur les écosystèmes planctoniques
Le mécanisme de brassage
des eaux lié aux vents forts,
largement décrit précédemment, s’intensifie
au cours de l’hiver pour conduire, lorsque
l’automne et l’hiver sont rigoureux, à une
homogénéisation de toute la colonne d’eau
(~2 500 mètres de profondeur) et sur une
surface atteignant 50 000 km2
. Les propriétés
de l’eau (température, salinité, concentration
en éléments dissous) sont alors quasiment
identiques de la surface au fond. Ce processus
est conséquent, aussi bien pour les systèmes
profonds qui reçoivent massivement l’oxygène
atmosphérique et la matière organique
contenus dans les couches superficielles, que
pour les systèmes de surface qui s’enrichissent
significativement en éléments nutritifs tels que
nitrates, phosphates et silicates. Au printemps,
lorsque le brassage vertical s’arrête, les
organismes phytoplanctoniques restent en
surface exposés à la lumière. Les conditions
sont alors remplies pour donner lieu à une
efflorescence phytoplanctonique (on parle
de « bloom printanier »), base des chaînes
alimentaires, dont l’ampleur est inégalée dans le
reste de la Méditerranée.
La question de l’impact du changement
climatique sur ces formations d’eau
dense et les processus chimiques
et biologiques qui en découlent, est
cruciale pour le devenir des écosystèmes
marins de Méditerranée occidentale. Les
problématiques environnementales actuelles
d’acidification, d’oligotrophisation (augmentation
de la stratification et appauvrissement biologique
des couches de surface), et de désoxygénation
des eaux profondes (anoxie et création de
zones mortes) sont pour partie directement
reliées à ces processus hydrodynamiques.
Pour comprendre les interactions atmosphère/
océan et l’impact des formations d’eau dense
sur les écosystèmes méditerranéens, le
consortium DeWEX* a réalisé un intense effort
d’observation en 2012-2013. Une approche
multiplateforme combinant aéronefs, ballons,
navires,mouillages,flotteurs et gliders a débouché
sur une meilleure compréhension d’une part,
de l’évolution des masses d’eau en réponse
au vent et du rôle joué par les structures
physiques telles que tourbillons et fronts qui se
développent à l’échelle kilométrique et, d’autre
part, de la variabilité de la répartition des
éléments nutritifs et de la dynamique associée
de l’écosystème pélagique. Cette approche a
amélioré considérablement la paramétrisation et
la vérification des modèles numériques.
Contacts : C. Estournel (LA),
claude.estournel@aero.obs-mip.fr
et P. Conan (LOMIC), conan@obs-banyuls.fr
* DeWEX : Impacts of deep water formation on mediterranean pelagic
ecosystems.
Séquestration du CO2
anthropique dans
la zone de convection profonde au nord
de la Méditerranée occidentale
pp L’opération DeWEX au cours de l’hiver 2012-2013 (bandeau supérieur) a combiné des approches
par plateformes autonomes de types bouées dérivantes,gliders (photographies à droite et à gauche
du bandeau inférieur) et des campagnes de prélèvements à bord de navires océanographiques
(photographie centrale du bandeau inférieur,mise à l’eau d’une rosette de 12 bouteilles Niskin).
© Conan Pascal
Un des objectifs du projet européen MEDSEA
était d’étudier l’impact de la zone de convection
profonde la plus active de la Méditerranée (golfe
du Lion) sur le cycle du carbone anthropique.
Les mesures réalisées à bord d’un navire
océanographique (campagne CASCADE) durant
l’hiver 2011, nous ont permis de comparer
les profils verticaux de différentes propriétés
échantillonnées dans des conditions stratifiées
ou après/pendant un événement de convection
(cf. carte ci-dessous). Les résultats montrent
qu’une grande quantité de CO2
anthropique
(CANTc
) est rapidement transférée dans la couche
d’eau la plus profonde lors d’événements de
convection profonde (cf. graphique ci-contre).
La concentration de CO2
anthropique dans
la colonne d’eau augmente avec la densité
et la teneur en oxygène de l’eau. La
convection profonde dans le golfe du
Lion, parallèlement au cascading le long
de la pente continentale, pourrait ainsi
expliquer les niveaux très élevés de
CO2
anthropique observés — et donc
l’acidification — des couches profondes de
la Méditerranée occidentale.
Contacts : F.Touratier (ESPACE-DEV),
touratier@univ-perp.fr, C. Goyet (ESPACE-DEV),
cgoyet@univ-perp.fr et X. Durrieu de Madron
(CEFREM), demadron@univ-perp.fr
Projet MEDSEA (Mediterranean Sea Acidification in a
changing climate) : http://medsea-project.eu/
Campagne CASCADE (CAscading, Surge, Convection,
Advection and Downwelling Events) :
https://urlpetite.fr/y8b
uDistribution des propriétés pour la section L.
A) Concentration du carbone inorganique dissous total (CTc,µmol.kg-1
).
B) Concentration de l’alcalinité totale (ATc,µmol.kg-1
).
C) Concentration du CO2
anthropique (CANTc,µmol.kg-1
).
D) Acidification depuis l’ère préindustrielle ( pH)
D’après Touratier et al.,2016.Deep-Sea Research.113: 33-48.DOI:10.1016/j.dsr.2016.04.0003

20
Couplage « météorologie/océanographie » :
exemple des crues cévenoles
HyMeX, un programme de recherche sur les épisodes
méditerranéens de pluie intense et crues éclair
L’objectif principal du programme
international de recherche
HyMeX (Hydrological cycle in the Mediteranean
experiment) est de mieux comprendre le cycle
de l’eau en Méditerranée et les événements
hydrométéorologiques à forts impacts associés,
tant en termes de prévisibilité, d’évolution avec
le changement climatique que de vulnérabilité
socio-économique et de capacité d’adaptation
des territoires et des populations face à ces
évènements extrêmes. Les épisodes de pluie
intense et crues éclair,qui affectent régulièrement
le pourtour méditerranéen, sont au cœur
d’HyMeX. La stratégie du programme pour
étudier ces phénomènes a consisté à observer
et à modéliser le système « atmosphère / mer /
surfaces continentales » à des échelles de temps
allant de quelques heures à plusieurs années.
Une grande campagne internationale de mesures,
avec des observations en mer, sur terre et dans
les airs, a notamment été organisée en France,
Espagne et Italie à l’automne 2012 pendant deux
mois. Pour l’observation des crues éclair, les
mesures hydrologiques ont été répétées pendant
plusieurs automnes sur les bassins cévenols,
et des mesures et enquêtes sociologiques et
hydrologiques sont réalisées sur le terrain après
des évènements majeurs. Ces observations sont
exploitées pour améliorer notre connaissance
des processus impliqués dans la formation de
ces évènements et pour progresser dans leurs
modélisations et prévisions. Ce programme,
coordonné par Météo-France et le Centre national
de la recherche scientifique (CNRS), a été lancé
en 2010 pour une durée de 10 ans dans le
cadre du chantier multi-organisme** MISTRALS. La
communauté scientifique impliquée dans HyMeX
compte plus de 350 scientifiques d’une vingtaine de
pays dans les domaines de l’océan,de l’atmosphère,
des surfaces continentales, des sciences
humaines et sociales. Le programme a déjà
produit de nombreux résultats avec
plus de 400 articles dans des revues
scientifiques internationales publiés à
ce jour.
pp Installation de nouveaux capteurs dans le cadre d’HyMeX sur la bouée fixe de Météo-France
dans le golfe du Lion.© CNRM
Contact (CNRM) :
V. Ducrocq, veronique.ducrocq@meteo.fr
HyMeX : www.hymex.org
MISTRALS (Mediterranean integrated studies at regional and local scales) : www.mistrals-home.org
** Collaborateurs : les principaux laboratoires et organismes de recherche d’Occitanie sont les UMR CNRM, IMFT (Institut de Mécanique
des Fluides de Toulouse), LA, LEGOS, HSM et CEFREM, l’IMT Mines Alès ainsi que les universités de Toulouse et de Montpellier.

21
Inondation et submersion en zone littorale
En automne et en hiver, la Méditerranée
nord-occidentale fait face à des tempêtes
qui soufflent d’est et induisent des précipitations
intenses à l’origine des crues cévenoles dites
« crues éclair » parfois de grande ampleur.
Un autre phénomène illustre ces évènements :
la « surcote », une montée rapide du niveau
de la mer qui devient très conséquente dans
les régions littorales de très faible altitude où
la submersion du littoral met en danger les
populations, les infrastructures et les plages.
Plusieurs mécanismes se conjuguent souvent
pour produire les fortes surcotes : chute de la
pression atmosphérique, marée, vent et vagues.
Une chute de la pression atmosphérique de
1 hectopascal (1 millibar) entraîne une augmentation
du niveau de la mer d’environ 1 centimètre. On
observe fréquemment des chutes supérieures
à 30 millibars. Au cours d’un cycle de marée,
le niveau de la mer varie de 20 cm sur le golfe
du Lion. Le vent lorsqu’il souffle contre la côte,
comme c’est souvent le cas lors des tempêtes
sur les côtes du Languedoc et du Roussillon,
crée une accumulation d’eau avec une montée
du niveau de la mer additionnelle d’environ
10 cm. Enfin, le mécanisme le moins documenté
est lié au déferlement des vagues. Celles-ci
se forment à plusieurs centaines de kilomètres
du golfe du Lion, leur hauteur augmente le
long de leur trajet pouvant atteindre de 6 à
10 mètres sur le golfe. À proximité de la côte,
lorsque la profondeur diminue, les vagues ne
pouvant plus se propager librement, déferlent,
s’ajoutant alors à la montée du niveau moyen
de la mer, dans certains cas de plusieurs dizaines
de centimètres. La montée du niveau de
la mer peut créer une submersion de la
côte mais elle peut également ralentir
l’écoulement des fleuves en crue et en
accroître le débordement. La prévision
de ces évènements est encore très
difficile car cela nécessite de prendre en
compte avec précision l’ensemble de ces
mécanismes. Le LA met au point les outils
nécessaires à cette modélisation, déjà testés
dans le cadre du projet Crue-Sim*, sur la région
de l’embouchure de la Têt dans les Pyrénées-
Orientales (cf. ci-dessous).
Contact (LA) : C. Estournel,
claude.estournel@aero.obs-mip.fr
* Projet « Transport de l’eau et de matière depuis les bassins versants
jusqu’à la mer dans les systèmes Méditerranéens caractérisés par des
crues éclairs » (CRUE-SIM) soutenu par le RTRA STAE (Réseaux
thématiques de recherches avancées Sciences et Technologies pour
l’aéronautique et l’espace).
pp Modélisation d’inondation par débordement de la Têt (Pyrénées-Orientales) et par submersion
marine.Les couleurs indiquent les zones recouvertes d’eau.Dans ce cas,les zones inondées correspondent
principalement à l’ancien lit de la Têt et à des zones non constructibles entre l’ancien lit et le lit actuel.
© P.Marsaleix/Laboratoire d’Aérologie
É
changes entre la lagune de Thau et la mer ouverte : le rôle de la
marée et des tempêtes
La marée astronomique est en général
considérée comme un processus
négligeable en Méditerranée. Elle régule toutefois
les échanges réguliers entre des lagunes côtières
comme celle de Thau et la mer ouverte. Ces
échanges sont étudiés grâce à des suivis à
haute fréquence, à l’aide de courantomètres
acoustiques fonctionnant sur le principe de
l’effet Doppler et de sondes multi-paramètres,
disposés en mer, dans la lagune et dans les
canaux de Sète. Un modèle numérique couplant
un modèle hydrodynamique (Symphonie) et un
modèle biogéochimique (Eco3m-s) est également
développé dans le cadre d’une thèse portant sur
l’impact des évènements extrêmes. En effet,
en plus de la marée, lors des épisodes de
tempêtes, les différences de niveau entre
la mer et la lagune peuvent induire des
remplissages importants puis des vidanges
brutales de la lagune faisant de celle-ci
une lagune au très fort caractère marin.
Une modélisation à très hautes résolution et
précision du niveau de l’eau est nécessaire pour
bien représenter ces échanges (cf. ci-contre).
Elle doit prendre en compte tous les effets, que
ce soit la marée astronomique mais aussi ceux
de baromètre inverse et impact des vents, des
courants et des vagues.
Contacts (GM) :Y. Leredde,
yann.leredde@umontpellier.fr et
R. Caillibotte, remi.caillibotte@gm.univ-montp2.fr
pp Élévation de la surface libre (m) simulée en fonction du temps en deux stations,l’une en mer,
l’autre dans la lagune entre le 01/01/08 à 0h et le 08/01/08 à 12h.D’après LereddeY.,2011.Apports de
l’océanographie physique côtière à la caractérisation des risques littoraux.Mémoire HDR UM2.122p.
www.gm.univ-montp2.fr/IMG/pdf/HDR-leredde-2011.pdf

22
Au cours du XXe
siècle, les
marégraphes indiquent que la mer
s’est élevée à la vitesse moyenne de
1,5± 0,4 mm/an. Depuis le début des années
1990, cette hausse atteint 3,2± 0,4 mm/an
en moyenne globale avec une forte variabilité
régionale, comme le montrent les observations
des satellites altimétriques, qui, depuis 1992, sont
devenus des compléments indispensables aux
marégraphes (cf. fig. 1). La hausse du niveau de
la mer résulte essentiellement du réchauffement
de l’océan et de la fonte des glaces continentales
(glaciers de montagne et calottes polaires) en
réponse aux émissions anthropiques de gaz à
effet de serre. Le réchauffement de l’océan
est principalement responsable de la
variabilité régionale de la hausse du niveau
de la mer. Les modèles de climat indiquent que
le niveau de la mer va continuer à augmenter
dans le futur. Pour la période 2081-2100, les
modèles prédisent une élévation moyenne
de 26 à 81 cm (relativement à la période 1986-
2000) selon les scénarios de réchauffement
futur, avec une fourchette d’incertitude de
± 15 cm due à l’imperfection des modèles. Une
importante variabilité régionale (±30 % de la
moyenne globale) sera superposée à l’élévation
moyenne globale (cf. fig. 2).
Il y a encore de nombreuses incertitudes sur les
processus en jeu dans les variations du niveau
de la mer. Le LEGOS travaille activement avec
les données satellites du CNES et de CLS pour
mieux comprendre ces processus. La simulation
de ces processus est améliorée dans les modèles
de prévision océanique avec Mercator Océan
et dans les modèles de climat avec Météo-
France et le CERFACS. L’objectif est d’affiner les
projections du niveau de la mer future pour en
prévoir les impacts et préparer l’adaptation des
côtes. Le LEGOS travaille avec CLS et le BRGM,
en coopération avec les communautés côtières,
sur l’impact et l’adaptation à la hausse du niveau
de la mer.
Comprendre les causes de la hausse du niveau de la mer et
en prédire les impacts côtiers dans le futur
pp Fig.1.Vitesse de la hausse du niveau de la mer observée par satellites depuis 1993.
uu Fig.2.Projection du niveau de
la mer en 2086-2100 par rapport
à 1986-2100 pour un scénario
d’émission de gaz à effet de serre
moyen.Source : Church et al.,2013.
Sea level change.In: Stocker et al.(eds.)
Climate Change 2013:The Physical
Science Basis.Contribution ofWorking
Group I to the Fifth Assessment Report of
the Intergovernmental Panel on Climate
Change,Cambridge University Press,
Cambridge,United Kingdom and New
York,NY,USA.
Contacts : B. Meyssignac (LEGOS), benoit.meyssignac@legos.obs-mip.fr, G. Larnicol (CLS) glarnicol@cls.fr,
D. Salas y Mélia (CNRM), david.salas@meteo.fr, A. Melet (Mercator Océan International),
angelique.melet@mercator-ocean.fr, N. Picot (CNES), nicolas.picot@cnes.fr, G. Le Cozannet (BRGM),
g.lecozannet@brgm.fr et L.Terray (CERFACS), laurent.terray@cerfacs.fr
www.aviso.altimetry.fr
www.cerfacs.fr/avbp7x/index.php

Selon les régions, une hausse du niveau de la mer de 26 à 81 cm est attendue
à la fin du 21e
siècle du fait du réchauffement climatique.
23
La surcote océanique est un phénomène complexe dépendant
des conditions atmosphériques (vent, pression atmosphérique)
et des conditions de houle (wave setup). Si l’ensemble de
ces composantes est désormais plutôt bien maitrisé par les
prévisionnistes dans la zone proche littorale, l’effet de ces niveaux
d’eau extrêmes et leur impact sur le littorale sont encore difficiles
à modéliser. L’une des principales difficultés vient notamment
du manque d’information sur la bathymétrie qui est à la fois une
condition initiale primordiale à laquelle le modèle numérique va
être très sensible et un paramètre à déterminer dans un milieu
ultra dynamique qu’est la zone proche littoral. La technologie
vidéo permet de mesurer en continu l’évolution d’une plage et de
caractériser différentes parties du profil de plage (zone de levée,
de surf et de jet de rive, plage émergée). L’ensemble du profil peut
être ensuite décrit par association de toutes ces informations.
Cependant, les informations obtenues de la vidéo ne sont que
des « proxys » reliant par exemple la dynamique des vagues à
la bathymétrie par des méthodes d’inversion. La physique des
vagues en eaux peu profondes étant typiquement non linéaire,
l’inversion de ces proxys nécessite des informations disponibles
uniquement par le modèle. En réponse, l’assimilation de données
permet de combiner des informations hétérogènes et incertaines
provenant du modèle et des observations pour une estimation plus
fiable de la bathymétrie sous-jacente. Les méthodes d’assimilation
de données peuvent ainsi être utilisées afin de constituer des
jeux de bathymétrie réguliers et exploitables pour un suivi
continu de l’évolution morphologique des plages. Le projet
OPTIBAT* vise à intégrer de manière dynamique ces techniques
d’assimilation dans un modèle hydrodynamique, afin de corriger
la bathymétrie et certains paramètres hydrodynamiques à
chaque fois qu’une observation est disponible, conduisant ainsi
à un système opérationnel d’assimilation dynamique. Tout ceci
permet d’améliorer grandement la prévision des phénomènes de
submersions marines.
Contacts : Y. Soufflet (Waves’n See), yves.soufflet@wavesnsee.com,
R. Benshila (LEGOS), rachid.benshila@legos.obs-mip.fr,
R. Almar (LEGOS), rafael.almar@legos.obs-mip.fr et E. Simon (IRIT),
ehouarn.simon@enseeiht.fr
* Projet OPTIBAT : Recherche optimale pour la bathymétrie littorale.
Prévoir la surcote et les risques
de submersion par assimilation de données vidéo
pp Collecte de données à partir d’observations vidéo.© R.Almar/UMR LEGOS/IRD
a.Extraction de Timestack : image composite formée par une ligne de pixels extraite de chaque image vidéo.
b.Mesure de la période et de la célérité par détection des crêtes de vagues
c.et d.Estimation de la bathymétrie et de niveau de l’eau.
e.Dissipation de l’énergie des vagues.
Rive
a b
ec
Élévation
Dissipationdel’énergie(%)
Distance à la rive
Temps
Période
Trajectoire = célérité
d
Rive

24
pp Banc de sars à tête noire (Diplodus vulgaris) dans la
Réserve naturelle marine de Cerbère-Banyuls.
© Pascal Romans / Sorbonne Université

25
es mers et les océans couvrent 70 % de la surface du
globe et présentent des habitats qui sont, au point de
vue biologique, riches et extrêmement variés, allant
des eaux côtières peu profondes aux fosses abyssales
représentant ainsi un important réservoir de biodiversité.
L’Organisation des Nations Unies a proclamé 2010 « année
internationale de la biodiversité » pour alerter l’opinion publique sur
l’état et les conséquences du déclin de la biodiversité dans le monde.
Les connaissances sur la biodiversité marine sont encore très
incomplètes, en particulier dans les grandes profondeurs de l’océan.
Cela résulte de la difficulté d’observer la faune et la flore marine
(la lumière et la plupart des ondes pénétrant peu ou pas dans l’eau
de mer) et du coût très élevé des campagnes en mer (d’autant que
ce milieu en trois dimensions, pouvant dépasser les 1 000 m de
profondeur, est immense). Ce monde reste donc secret et mystérieux
et les atteintes à la biodiversité peuvent passer plus facilement
inaperçues. Le milieu marin se caractérise aussi par l’absence de
barrières et la facilité de dispersion des organismes.Ainsi, de nouvelles
espèces sont découvertes au fur et à mesure que l’exploration des
océans se poursuit.
Plus de la moitié de la population mondiale vit aujourd’hui à
moins de 60 km le long des 1,6 million de kilomètres de côtes qui
bordent les mers et les océans, et ce chiffre pourrait atteindre 75 %
en 2020. L’accroissement des pressions anthropiques sur l’océan,
et particulièrement sur le littoral ne cesse de s’intensifier et a
sérieusement dégradé la biodiversité marine. Aujourd’hui, environ
275 000 espèces ont été recensées dans les mers et les océans, soit
15 % de la biodiversité totale de la planète. Cette biodiversité, qui
est le produit de plusieurs milliers d’années d’évolution, constitue un
patrimoine naturel et une ressource vitale dont l’humanité dépend.
Beaucoup de ces espèces sont indispensables au bien-être des
humains, soit directement comme ressource vivrière clé (au travers
de la pêche et l’aquaculture), soit indirectement pour maintenir le
bon fonctionnement des écosystèmes marins et des services qu’ils
produisent pour la biosphère, dont l’humanité.
La biodiversité désigne à la fois la variabilité au sein des organismes
vivants d’une même espèce (diversité génétique, physiologique ou
biologique), mais aussi le nombre et la proportion des espèces qui
composent une communauté et enfin les écosystèmes (littoraux, de
plateau ou hauturiers) d’une zone géographique donnée. Face à des
pressions naturelles et anthropiques, la perte de diversité génétique
affaiblit la capacité d’une espèce à s’adapter, la perte du nombre
d’espèces affaiblit la capacité d’une communauté biologique, voire d’un
écosystème, à résister aux impacts anthropiques et aux changements
environnementaux et ainsi la capacité d’adaptation de la biosphère
toute entière.
La biodiversité joue donc un rôle essentiel dans le fonctionnement
des écosystèmes marins et contribue à de nombreux services
écosystémiques. La richesse locale des espèces peut améliorer la
productivité des écosystèmes et leur stabilité (capacité à supporter des
perturbations récurrentes). De ce fait, la perte de biodiversité pourrait
avoir de graves conséquences non seulement sur le plan économique
et sur l’approvisionnement des populations humaines en produits de
la mer, mais aussi sur les services supports de l’océan (par exemple
sa contribution clé au cycle de l’eau), ses services de régulation
(notamment pour son rôle central dans la séquestration du CO2
) ou
ses services culturels (comme le tourisme).
La Méditerranée nord-occidentale, et plus particulièrement le golfe
du Lion, constitue un point chaud de cette biodiversité du fait de la
richesse des habitats (lagunes, plateau, canyons) et d’une région très
productive liée à l’estuaire du Rhône. Cependant, le littoral de la
région Occitanie, avec ses 220 km de rivages, est aussi en première
ligne face aux conséquences du dérèglement climatique : sécheresse et
inondation, érosion du trait de côte, risque de submersion provoqué
par la montée des eaux et les autres impacts anthropiques, comme
la pollution marine (plastiques, métaux lourds, composés chimiques
persistants) ou la surpêche… Dans le même temps, l’attractivité du
littoral Occitanie suscite un élan démographique très important. Plus
de la moitié de la croissance de la population de la région se concentre
sur le littoral, ce qui en fait l’un des territoires les plus dynamiques
de France. Avec plus de 50 000 nouveaux habitants chaque année, la
région verra sa population globale augmenter de 800 000 personnes
d’ici 2030. À cette population s’ajoutent 8 millions de touristes en
période estivale, ce qui constitue un facteur de pression additionnel sur
le milieu marin.
De nombreuses équipes de recherche de la région Occitanie sont
mobilisées depuis de nombreuses années pour étudier la biodiversité
exceptionnelle de ce territoire, que ce soit en milieu terrestre ou en
milieu marin. Pour sa composante marine, plusieurs équipes travaillent
sur le fonctionnement des écosystèmes marins de la Méditerranée
française et de leurs réponses aux variations environnementales.
L’ensemble du spectre du vivant est couvert par ces équipes, des
communautés microbiennes à la mégafaune, en passant par les espèces
cibles (ou modèles), notamment des espèces exploitées emblématiques
de ce territoire. Ces équipes développent des outils d’investigation
ou de suivi tout à fait originaux, ainsi que des plateformes
d’expérimentation originales.
Jean-Marc Fromentin (Ifremer, UMR MARBEC),
Catherine Aliaume (UM, UMR MARBEC) et
Philippe Lebaron (Sorbonne Université, CNRS, USR LBBM)
L
Biodiversité et dynamique
des communautés
biologiques en milieu marin

Les perturbations des écosystèmes marins impactent la capacité d’adaptation des organismes, les habitats,
les distributions et dynamiques des populations ainsi que la structure et le fonctionnement des communautés.
26
Biodiversité et dynamique des communautés biologiques en milieu marin
Structure, dynamique et fonctionnement
des communautés
D
ynamique et diversité des habitats coralligènes et des herbiers
de posidonie en Méditerranée
Les prairies de posidonie et les
récifs coralligènes sont les habitats
sous-marins côtiers les plus riches en biodiversité
de Méditerranée. Les 1 700 km de côtes françaises
méditerranéennes abritent 72 641 ha de posidonie
et 2 661 ha de récifs coralligènes*. Depuis
2010, 96 et 83 sites sont suivis tous les 3 ans
respectivement par les réseaux de surveillance
TEMPO (posidonie) et RECOR (coralligène)
portés par Andromède Océanologie avec l’aide
de l’Agence de l’eau Rhône Méditerranée Corse.
L’analyse de quadrats photographiques issus de
RECOR (tâche d’observation « coralligène » de
l’Observatoire des Sciences de l’Univers [OSU]
OREME) montre que les diversités fonctionnelle et
phylogénétique des récifs coralligènes augmentent
à mesure que l’on se rapproche de la surface.
Toutefois, plus les sites sont profonds et plus les
assemblages d’espèces sont différents entre eux,
notamment entre -50 et -70 m où les différences
sont les plus fortes. Plus de 68 % des habitats
coralligènes sont soumis à des pressions cumulées
moyennes à fortes (10 pressions considérées,
cf. ci-dessous).En utilisant les donnéesAIS (système
d’identification automatique) permettant aux
bateaux de s’identifier et de se localiser, on montre
que près de 30 % des fonds côtiers subissent
l’impact des ancres de grands navires, les
herbiers sous-marins à posidonie étant les
plus impactés en termes de durée. L’herbier
à posidonie est l’habitat qui subit le plus fort
cumul de pressions au niveau de la côte. En
Provence-Alpes-Côte d’Azur (200 km de littoral),
la comparaison de photographies aériennes
des années 1920 (avant toute artificialisation
de la côte) à des images actuelles montre que
73 % des herbiers (entre 0 et 15 m de
profondeur) ont régressé, représentant une
perte en surface couverte de 13 %. Des
indices paysagers sont désormais recherchés pour
mettre en relation configuration et dynamique des
herbiers**.
qq Répartition de la valeur totale de pressions cumulées en fonction des habitats sous-marins
côtiers.Chaque graphe indique la répartition (pourcentage) de la valeur totale de pressions cumulées (somme de toutes
les mailles de 20 x 20 m concernant chaque pression) pour chaque pression (nom indiqué dans le rectangle blanc en
fonction des habitats. D’après Holon et al.,2015.Plos One.
Contacts : J. Deter (Andromède Océanologie/ISEM/LabCom InToSea), julie.deter@andromede-ocean.com,
F. Holon (Andromède Océanologie), florian.holon@andromede-ocean.com et F. Houngnandan (ISEM),
fabrice.houngnandan@umontpellier.fr
Plus d’informations sur la plateforme cartographique Medtrix portée par l’association
« l’œil d’Andromède » : www.medtrix.fr
* Cartographie réalisée dans le cadre de la thèse de F. Holon avec Andromède Océanologie : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01279487v1
** Thèse Région Occitanie/ Agence de l’eau en cours.

27
P
C
ourquoi les anchois et les sardines du golfe du Lion disparaissent
de vos étals ?
ycle de vie et habitats clés de la dorade royale
Les captures de sardines et
d’anchois ont très fortement
diminué ces dernières années dans le golfe du
Lion, alors que ces deux espèces étaient de
loin les plus importantes pour les pêcheurs.
Pourtant, les poissons n’ont pas disparu, leur
nombre a même augmenté. Pourquoi ces
deux espèces disparaissent-elles de vos étals,
alors ? La faute, à la taille des poissons. En
effet, les sardines et les anchois sont bien
plus petits et plus maigres qu’auparavant et
leur prix d’achat n’est plus suffisant pour les
pêcheurs pour faire face à leurs coûts, ils
ont donc arrêté de les pêcher, se tournant
vers d’autres espèces. Mais comment expliquer
ces changements de taille et de condition des
poissons ? Si les poissons grandissent moins vite,
nos études ont également montré qu’ils meurent
plus jeunes, conduisant à une population
composée uniquement de jeunes individus
(0 à 2 ans), alors qu’ils peuvent vivre jusqu’à
6 ou 7 ans normalement. Cette mortalité
accrue n’est due ni à la pêche, ni à la
pression de prédation des thons ou des
dauphins qui reste très faible, ni même
à des pathogènes. Il semblerait qu’on
ait plutôt à faire à une modification
de leur alimentation. Les sardines et
les anchois consomment actuellement des
proies (du plancton) plus petites qu’avant,
expliquant leur faible croissance et leurs
faibles réserves énergétiques. Toutefois, les
poissons continuent d’investir fortement leur
énergie dans la reproduction, ce qui pourrait
expliquer la surmortalité des adultes. Afin de
mieux comprendre pourquoi leur alimentation
a changé, nous retraçons actuellement le
climat, les paramètres océanographiques
et le plancton des 25 dernières années. En
parallèle, nous menons un travail expérimental
en bassin, afin de comprendre les conséquences
écophysiologiques d’un changement
d’alimentation pour ces poissons. Ces
travaux sont réalisés dans le cadre du projet
MONALISA (FEAMP*, mesure 28), financé par
l’Europe, la France et France Filière Pêche.
pp Schéma récapitulatif des principales causes
potentielles liées à la mauvaise condition des
sardines méditerranéennes.
© Claire Saraux/MARBEC.
Contact (MARBEC) :
C. Saraux, claire.saraux@ifremer.fr
* Fonds européen pour les affaires maritimes et la pêche.
La dorade royale est un poisson
hermaphrodite (d’abord mâle
puis femelle). Son exploitation en Occitanie
remonte à plus de 2500 ans, avec de fortes
implications socio-économiques puisque la
plupart des dorades sauvages consommées en
France provient de nos criées. Pourtant, il n’y
a toujours pas de gestion locale des captures
de ce poisson emblématique, essentiellement
par manque de connaissances concernant son
cycle de vie et ses habitats clés dans le
golfe du Lion. Pour combler ce manque, près
de 400 dorades (larves, juvéniles et adultes
mâles et femelles) ont été récoltées depuis
2008, en mer et à l’entrée de quatre lagunes
contrastées du littoral languedocien. En
exploitant au mieux l’information physiologique
(taux de croissance) et environnementale
(masses d’eaux fréquentées) stockée tout au
long de la vie dans leurs « pierres d’oreille »
(otolithes), nous espérons pouvoir enfin relier
la structure génétique et les habitats de vie
de la population locale à la probabilité pour
ses individus d’atteindre l’âge adulte et de
contribuer à la génération suivante, comme
mâle puis comme femelle. Nos analyses ont
déjà permis de confirmer l’existence de deux
zones de pontes distinctes pour la population
locale et de préciser le déterminisme
(génétique et/ou environnemental) de la
croissance des individus et ses conséquences
sur la survie et la reproduction. Ceci a montré
le rôle central des lagunes
pour le renouvellement
du stock pêché en mer, sa
productivité et sa diversité
génétique : plus de 80 %
des dorades adultes ont
passé leur première année
en lagune, où la croissance
est souvent plus élevée,
avec des conséquences sur
l’âge de maturité sexuelle et
sur le changement de sexe.
Cette connaissance rendra
possible une gestion plus
durable du stock, fondée sur des données
biologiques fiables et sur la connaissance des
habitats littoraux à préserver pour le maintien
de cette espèce emblématique dans la région.
pp © SébastienVilleger
Contact (MARBEC) :
A. Darnaude, audrey.darnaude@cnrs.fr
Plus d’informations sur le projet Boucledor (projet Chercheur d’avenir, Fonds européen de
développement régional–Région Languedoc-Roussillon) : www.boucledor-project.com

L’acquisition de connaissances biologiques relatives à l’utilisation
de l’espace au cours du cycle de vie d’une espèce exploitée
ou subissant les effets de la pêche est indispensable pour
optimiser l’efficacité des mesures de gestion à mettre en place.
Or, la compréhension du cycle de vie des poissons marins pose
un sérieux défi scientifique, car l’observation en continu en mer
est difficile et couteuse. L’émergence du marquage électronique
bouscule ce contexte, en permettant de suivre les trajectoires
individuelles de poissons, tortues, mammifères ou oiseaux marins,
et d’étudier comment ces animaux réagissent aux variations
environnementales d’origine naturelle (comme le phénomène El
Niño) et anthropique (pêche, pollutions marines, changement
climatique). Ces informations sont d’autant plus cruciales
aujourd’hui en Méditerranée, une mer prise en étau entre deux
continents et subissant une pression humaine extrêmement forte.
Grace à ces importantes avancées technologiques qui ont vu
le jour ces 20 dernières années, une large gamme de marques
électroniques a été développée. Les chercheurs ont ainsi équipé en
Méditerranée nord-occidentale un large panel d’animaux marins
de tailles conséquentes comme les requins peau bleue, les raies
pastenagues, les thons rouges ou encore les tortues caouannes,
mais aussi de plus petites tailles comme les daurades royales,
les loups ou les anguilles. Certains résultats sur le thon rouge
ont montré que si chaque trajectoire était unique et différente
d’un individu à l’autre, des migrations saisonnières collectives
avaient lieu à certaines périodes de l’année, montrant que ces
poissons sont capables de mémoriser une zone saisonnièrement
riche en proies et de la retrouver à une période précise de
l’année. Connaître le déplacement de ces espèces et ce qui les
motive peut paraître trivial, mais reste fondamental pour aborder
des problématiques scientifiques clés, comme l’identification des
zones de nutrition et de reproduction, les routes migratoires ou
encore l’étendue et la fréquentation de ces habitats.
Contacts (MARBEC) : J. Bourjea, jerome.bourjea@ifremer.fr
et J.-M. Fromentin, jean.marc.fromentin@ifremer.fr
28
Biodiversité et dynamique des communautés biologiques en milieu marin
Suivi électronique de la mégafaune marine en Méditerranée nord-occidentale
pp Tortue caouanne équipée d’une balise électronique.© J.Bourjea/Ifremer

Sciences marines et littorales en Occitanie, Dossier Agropolis International, numéro 24, février 2019

Sciences marines et littorales en Occitanie, Dossier Agropolis International, numéro 24, février 2019

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (10)

Similaire à Sciences marines et littorales en Occitanie, Dossier Agropolis International, numéro 24, février 2019

Similaire à Sciences marines et littorales en Occitanie, Dossier Agropolis International, numéro 24, février 2019 (20)

Plus de Agropolis International

Plus de Agropolis International (18)

Sciences marines et littorales en Occitanie, Dossier Agropolis International, numéro 24, février 2019